近日，西安交通大学大学程海教授团队和美国加州州立大学Ashish Sinha教授联合日本东京大学Kei Yoshimura团队、中国科学院地球环境研究所在Nature旗下一区Top期刊《npj Climate and Atmospheric Science》（IF=8.4）正式发表题为“ENSO modulated upstream convection as the primary control on interannual δ¹⁸O variability in East Asia”的科研成果！该研究系统阐释了厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）对东亚季风区降水氧同位素（δ¹⁸Oₚ）年际变化的关键调控机制。定量区分了上游对流强度、季风环流、西风急流过程和水汽源区转变对东亚季风区δ¹⁸Oₚ变化的贡献，为上述区域石笋古气候记录的准确解译奠定了坚实的物理基础。
研究背景与意义
东亚季风区δ¹⁸Oₚ气候意义的解读长期存在争议。以往研究多从降水季节性、季风强度、水汽来源变化等角度解释其波动，但不同机制在不同时空尺度上的贡献仍不清晰，尤其是在年际尺度上，其驱动机制尤为复杂。
研究方法
本研究采用了最新版同位素大气环流模式IsoGSM3，进行了长达74年（1950–2023年）的高分辨率模拟，并结合水汽源溯源模拟，系统分析了5-10月夏季风期，东亚地区（重点关注中国中东部）δ¹⁸Oₚ的年际变率及其与ENSO、上游对流、季风环流、西风急流、水汽来源等因子的关系。定量化了不同机制对东亚季风区δ¹⁸Oₚ变化的贡献。
主要发现
1.上游对流与雨除效应（主导机制）
中国中东部δ¹⁸Oₚ变化与上游（印度洋-西太平洋暖池）对流强度显著相关（图1）。ENSO通过改变沃克环流，导致上游对流强度变化，通过雨除效应改变输送到东亚的水汽同位素组成。这是ENSO影响中国中东部δ¹⁸Oₚ的核心通道。El Niño时（El Niño发展年），东亚季风区δ¹⁸Oₚ更偏正。
图1. ENSO通过调节上游印度洋-西太平洋暖池对流强度和雨除效应，改变下游中国中东部δ¹⁸Oₚ。
2.季风环流强度（低层南风）
纯季风环流变化（不含ENSO影响）可产生约1.04‰的δ¹⁸Oₚ异常。当ENSO存在时，季风环流与ENSO叠加，异常幅度扩大至1.4‰，表明ENSO能够放大季风环流对δ¹⁸Oₚ的影响。
图2. ENSO放大季风环流对于东亚季风区δ¹⁸Oₚ的影响。
3.西风急流位置（后期影响）
西风急流位置对东亚季风区δ¹⁸Oₚ的影响主要体现在夏季风后期（9–10 月），在10月ENSO可放大西风急流纬向移动振幅达到3.5°，显著增强了夏季风后期降水氧同位素的变化幅度（图3）。
图3. 西风急流南北移动对于东亚季风区δ¹⁸Oₚ的影响体现在9-10月。粉色条带显示覆盖中国大部分地区的经度范围。
4.水汽来源变化
ENSO会放大从印度洋和太平洋进入东亚季风区的水汽贡献（印度洋和太平洋来源增加2-3%，陆地来源相应减少）。简单质量平衡计算表明，即使在水汽来源δ¹⁸O端元差异极大（~10‰）的假设下，2-3%的来源重分配也只能产生0.2-0.3‰的δ¹⁸Oₚ变化，与实际观测异常相差甚远。因此，水汽来源变化并非年际变率的主要控制因素。
5.对洞穴系统的影响
利用洞穴沉积模型，我们提出洞穴沉积过程对信号的平滑作用导致东亚地区不同石笋氧同位素记录在年际-年代际尺度相关性弱。研究指出由于ENSO驱动的δ¹⁸Oₚ变化仅占总年际方差的21%，且石笋记录受岩溶混合作用影响，高频ENSO信号易被平滑，因此中国东部石笋氧同位素记录在年际-年代际尺度上一致性较低。
结论与展望
该研究明确了ENSO通过调控上游对流、季风环流和季风晚期西风急流的位置来影响夏季风期东亚地区δ¹⁸Oₚ年际变化。这不仅澄清了长期存在的学术争议，也为正确解读东亚石笋、树轮等古气候代用记录提供了新的理论框架。未来，结合更高分辨率的代用记录与改进的同位素气候模式，将有望更精准地反演过去ENSO变率及其与季风系统的相互作用关系。
通讯作者：Ashish Sinha (加州州立大学多明格斯山分校)、李瀚瑛 (西安交通大学)。该研究得到了国家自然科学基金42102229的资助。
原文信息：
Sinha, A., Cheng, J., Li, H. et al. ENSO modulated upstream convection as the primary control on interannual δ¹⁸O variability in East Asia. npj Clim Atmos Sci 9, 64 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01333-8
